Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

Abstract In the paper the thermal behavior of chrysotile Russian sample from the overburden rocks of Khalilovskoe magnesite deposit, has been investigated. The structural particularities of silicate layer organization intrinsical to this serpentine and their influence on the course of the crystalline structure thermal decomposition and phase transformations taking place in the mineral, have been revealed. Keywords: chrysotile, dehydroxylation, DTA, silicate anions, low-temperature and high temperature forsterite. Серпентины (Mg 6 [Si 4 O 10 ](OH) 8 ) относятся к филосиликатам (слоистым силикатам) [1]. Структуру этих силикатов можно представить как двумерное соединение двух типов геометрической формы — тетраэдра и октаэдра. В центре тетраэдров кремнекислородного или же силикатного слоя находятся атомы кремния, а октаэдрическая прослойка в основном содержит ионы магния. Силикатный слой серпентинов формировался в гидротермальных условиях при температурах ниже 500 °C в “серпентинизирующем” растворе путем поликонденсации различных гидратированных кремниевых кислот, заранее образованных из силикатных анионов, перешедших в этот раствор при растворении оливина (Mg,Fe) 2 SiO 4 и пироксенов (Mg,Fe) 2 Si 2 O 6 . Исследования показали, что силикатный слой серпентина — это сложный силикатный анион, в основном состоящий из орто- [SiO4]4- и метасиликатных [SiO3] единиц, связанных друг с другом слабыми ненасыщенными S i-O ^ ^ -связями [2-4]. При термическом или механическом воздействиях на минерал процесс дегидроксилации сопровождается разрывом этих ненасыщенных Si-O(Si)-связей и разделением силикатного слоя серпентинового минерала на различные силикатные единицы. По мере разрушения силикатного слоя серпентин переходит в аморфное состояние. При дальнейшей кислотной обработке аморфизированной массы минерала с помощью нового подхода в раствор наряду с соединениями магния и железа (III) переходит до 70 % SiO 2 в виде растворимых кремниевых кислот [5, 6 ]. Среди наиболее распространенных полиморфных модификаций серпентинового минерала, которыми являются хризотил, лизардит и антигорит, хризотилы отличаются наиболее низкой температурой полного разрушения силикатного слоя (650-700 °C). Изучение антигоритов и лизардитов с помощью нового подхода к кислотной обработке дегидратированных серпентинов показали, что механизм разрушения минералов при термическом воздействии не зависит от структурной разновидности серпентина, а определяется, прежде всего, организацией силикатного слоя, иначе говоря, соотношением и распределением вышеуказанных орто- и метасиликаных единиц в силикатном слое [2-4]. Данная работа посвящена изучению термического разложения российского образца хризотила с Халиловского месторождения с помощью разработанной методики. Информация и знания предыдущих исследований позволяют выявить структурные особенности, характерные для данного серпентина. Серпентин предварительно измельчался, просеивался через сито размером 250 меш., выдерживался при различных температурах и подвергался кислотной обработке соляной кислотой согласно разработанному подходу [5, 6 ]. Химический состав исследуемого хризотила приведен в табл. 1, а количество основных компонентов, выщелачиваемых из термообработанных образцов — в табл. 2. Значения температур обжига устанавливались и контролировались с помощью муфельной печи “Wise Therm F digital” (China). Таблица 1 Химический состав исследуемого образца хризотила с Халиловского месторождения (Россия) SiO 2 R 2 O 3 MgO П. п. п. Сумма, % 38,76 8,90 36,00 15,62 100,48 Таблица 2 Результаты химического анализа основных компонентов, извлекаемых из термообработанного при указанных температурах образца хризотила Халиловского месторождения (Россия) Т, о C SiO 2 R 2 O 3 MgO Непрореагировавший осадок П. п. п., % Сумма, % 405 1,48 3,85 16,50 64,96 13,75 100,54 502 1,34 4,25 2 0 ,0 0 62,12 12,05 99,76 600 7,74 4,25 34,00 47,90 5,71 99,60 700 15,26 6,70 34,50 40,48 2,67 99,62 802 1,60 1,15 7,00 90,00 0,47 1 0 0 ,2 2 902 1,46 1 ,1 0 7,50 90,68 - 100,74 Для выяснения процессов и фазовых превращений, протекающих во время нагревания, он подвергался дифференциально-термическому (ДТА) и рентгенофазовому (РФА) анализам. ДТА осуществлялся на дериватографе “Q-1500 D” фирмы “МОМ” (Венгрия) в среде атмосферы со скоростью нагрева 10 °Омин-1,а РФА — на дифрактометре «ДРОН-3» (Россия) с использованием никелевого фильтра при скорости движения счетчика 2 град-мин-1. Все рефлексы отражения расшифрованы и идентифицированы с помощью компьютерной базы данных JCPDS-ICDD 2004 г. 853